(57)【要約】【課題】  所望の向きに配向が揃った所望の平面形状の電極を容易且つ安価に形成することができる電極の形成方法等を提供する。【解決手段】  シリコン単結晶基板等の基板１０上に自己組織化単分子膜１２ａを形成することで高親和性領域Ａ１及び低親和性領域Ａ２を形成する。基板１０上に電極材料を供給するとともに、イオンビームアシスト法を用いて、これらの領域のうちの高親和性領域Ａ１のみに所望の平面形状を有し、配向が揃った電極１４を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に所定平面形状の電極を形成する電極の形成方法であって、
前記電極を形成するための電極材料に対して高い親和性を有する第１領域と、前記第１領域に比して前記電極材料に対する親和性が低い第２領域とを前記基板上に形成する工程と、
前記基板上に前記電極材料を供給し、イオンビームアシスト法を用いて前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電極の形成方法。
【請求項２】
前記第１領域及び前記第２領域が形成された前記基板上に前記電極材料のミストを供給することにより、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成することを特徴とする請求項１記載の電極の形成方法。
【請求項３】
前記第１領域及び前記第２領域が形成された前記基板上に、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、及びレーザデボジション法の何れかを用いて前記電極材料を堆積させることにより、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成することを特徴とする請求項１記載の電極の形成方法。
【請求項４】
前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程は、前記基板上への前記電極材料の供給により前記第１領域に前記電極材料を配置しながらイオンビームアシスト法を用いて前記所定平面形状の電極を形成することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電極の形成方法。
【請求項５】
前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程は、イオンビームアシスト法で第１層を形成する工程と、
イオンビームアシストを止めて前記電極材料の供給を継続して第２層を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電極の形成方法。
【請求項６】
前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程は、前記基板上への前記電極材料の供給により前記第１領域に前駆体を形成する工程と、
前記第１領域に形成された前駆体に対してイオンビームを照射して前記所定平面形状の電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電極の形成方法。
【請求項７】
前記イオンビームの照射に先立って、少なくとも前記駆動体を脱脂する工程を含むことを特徴とする請求項６記載の電極の形成方法。
【請求項８】
前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を、表面修飾膜を用いて形成することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の電極の形成方法。
【請求項９】
前記電極材料に対する親和性が前記基板よりも高い材料からなる表面修飾膜を用いて前記第１領域を形成することにより、前記第１領域及び前記第２領域を形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１０】
前記電極材料に対する親和性が前記基板よりも低い材料からなる表面修飾膜を用いて前記第２領域を形成することにより、前記第１領域及び前記第２領域を形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１１】
前記電極材料に対する親和性の異なる２種類の表面修飾膜を用い、
前記２種類の表面修飾膜のうち、相対的に高い親和性を有する表面修飾膜により前記第１領域を形成し、相対的に低い親和性を有する表面修飾膜により前記第２領域を形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１２】
前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を、前記基板上に所定形状のマスク層を形成した後、前記基板上に前記表面修飾膜を成膜し、その後前記マスク層を除去することにより形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１３】
前記基板上に前記表面修飾膜を成膜し、当該表面修飾膜における所望部分を除去することにより前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１４】
前記基板上に前記表面修飾膜を成膜し、当該表面修飾膜における所望部分の表面特性を選択的に改質することにより前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１５】
電子線、イオンビーム、及び光の少なくとも１つを前記表面修飾膜に照射することにより前記表面修飾膜の除去又は表面特性の改質を行うことを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の電極の形成方法。
【請求項１６】
前記光の波長は、２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１５記載の電極の形成方法。
【請求項１７】
所定の転写形状を有する転写型を用い、前記転写型の転写面に前記表面修飾膜を成膜した後、当該表面修飾膜を前記基板上の所定領域に転写することにより前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を形成することを特徴とする請求項８記載の電極の形成方法。
【請求項１８】
前記表面修飾膜の前記基板への転写を、マイクロコンタクトプリンティングにより行うことを特徴とする請求項１７記載の電極の形成方法。
【請求項１９】
前記表面修飾膜として、自己組織化単分子膜を用いることを特徴とする請求項８から請求項１８の何れか一項に記載の電極の形成方法。
【請求項２０】
前記自己組織化単分子膜として、有機珪素化合物及びチオール化合物の少なくとも一方を含むものを用いることを特徴とする請求項１９記載の電極の形成方法。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０の何れか一項に記載の電極の形成方法により形成された電極を備えたことを特徴とする圧電体デバイス。
【請求項２２】
請求項１から請求項２０の何れか一項に記載の電極の形成方法により形成された電極を備えたことを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項２３】
請求項１から請求項２０の何れか一項に記載の電極の形成方法により形成された電極、請求項２１記載の圧電体デバイス、及び請求項２２記載の強誘電体デバイスの少なくとも１つを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極の形成方法、並びに圧電体デバイス、強誘電体デバイス、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体デバイスの一種である圧電体素子は、多結晶体からなる圧電体層と、この圧電体層を挟んで配置される上部電極及び下部電極とを備えた構造であり、上部電極と下部電極との間に電圧を印加して圧電体層に生ずる応力を利用した素子である。また、強誘電体デバイスの一種である強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）は、強誘電体層と、この強誘電体層を挟んで配置される上部電極及び下部電極とを備えた構造であり、強誘電体層が有する強誘電性によって上部電極及び下部電極に電荷が長期間蓄えられる性質を利用した不揮発性メモリである。
【０００３】
これらの圧電体デバイス及び誘電体デバイスが備える上部電極及び下部電極は、一般的にフォトリソグラフィー技術を用いて形成されていた。具体的には、例えば以下の工程を経て形成される。まず、基板上の全面に電極材料をスパッタ等により蒸着し、蒸着された電極材料の上面にレジストを塗布する。次に、レジストを所望の形状にパターニングしてレジストパターンを形成した後、レジストパターンをマスクとしてエッチング等によって基板上の電極材料の不要な部分を除去する。最後にレジストパターンを剥離することで、所望形状の電極が得られる。
【０００４】
しかしながら、上述の通りフォトリソグラフィー技術を用いたパターニングは、電極材料の使用効率が悪く、また工程が煩雑になるため、製造コストの上昇及び製造時間の長時間を招く一因になっているという問題があった。かかる問題を解消すべく、近年においては基板上の所望の領域のみに電極を選択的に形成する選択成長法が案出されている。例えば、以下の特許文献１には、かかる方法を用いて下部電極を選択的に形成して強誘電体メモリを製造する方法が開示されている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ００／０７５９９２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した選択成長法を用いて圧電体デバイス又は強誘電体デバイスを製造する場合には、下部電極上に圧電体層又は強誘電体層を選択的に形成し、更に圧電体層又は強誘電体層上に上部電極を選択的に形成する必要がある。しかしながら、従来は所望の配向を有する下部電極を形成するのが難しく、この配向性の悪い下部電極上に所望の向きに結晶配向が揃った圧電体層又は強誘電体層を効率的に形成することは困難であるという問題があった。以上は圧電体デバイス又は強誘電体デバイスを製造する場合についてであったが、基板上に電極を形成する全ての場合において、従来は所望の配向を有する電極を基板上に形成することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、所望の向きに配向が揃った所望の平面形状の電極を容易且つ安価に形成することができる電極の形成方法、並びに当該方法により形成された電極を備える圧電体デバイス、強誘電体デバイス、及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の電極の形成方法は、基板上に所定平面形状の電極を形成する電極の形成方法であって、前記電極を形成するための電極材料に対して高い親和性を有する第１領域と、前記第１領域に比して前記電極材料に対する親和性が低い第２領域とを前記基板上に形成する工程と、前記基板上に前記電極材料を供給し、イオンビームアシスト法を用いて前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、基板上に電極材料に対する親和性が異なる第１領域及び第２領域を形成し、基板上の第１領域にイオンビームアシスト法を用いて所定平面形状の電極を選択的に形成しているため、所望の向きに配向が揃った微細な平面形状を有する電極を容易に形成することができる。また、従来のように、エッチングを行わずに電極を形成しているため、高品質な電極を容易且つ安価に形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域及び前記第２領域が形成された前記基板上に前記電極材料のミストを供給することにより、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成することを特徴としている。
この発明によれば、基板上に供給される電極材料がサブミクロンオーダーの液滴であるミストとして供給されるため、第１領域に形成する電極が微細なものであっても、極めて高精度、且つ容易に形成することが可能になる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域及び前記第２領域が形成された前記基板上に、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、及びレーザデボジション法の何れかを用いて前記電極材料を堆積させることにより、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成することを特徴としている。
この発明によっても、極めて高精度に微細な電極を、第１領域に選択的に形成することができ、高品質な電極を容易且つ安価に形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程が、前記基板上への前記電極材料の供給により前記第１領域に前記電極材料を配置しながらイオンビームアシスト法を用いて前記所定平面形状の電極を形成することを特徴としている。
この発明によれば、イオンビームアシストされながら電極が形成されるため、電極の配向性を制御することができるとともに、プロセス温度を低下させることができるため、より高い品質を有する電極を形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程が、イオンビームアシスト法で第１層を形成する工程と、イオンビームアシストを止めて前記電極材料の供給を継続して第２層を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、電極の形成開始時点においてはイオンビームアシスト法を用いて低いプロセス温度で第１層を形成し、途中からイオンビームアシストを止めて電極材料の供給を継続することで第２層を形成しているため、所望の向きに配向が揃った高品質の電極を低コストで形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域に前記所定平面形状の電極を形成する工程が、前記基板上への前記電極材料の供給により前記第１領域に前駆体を形成する工程と、前記第１領域に形成された前駆体に対してイオンビームを照射して前記所定平面形状の電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、基板上に前駆体を形成した後で、この前駆体にイオンビームを照射して電極を形成しているため、低コストで配向が揃った電極を形成することができる。
ここで、前記イオンビームの照射に先立って、少なくとも前記第１領域及び前記第２領域が形成された前記基板上の前駆体を脱脂する工程を含むことが好ましい。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を、表面修飾膜を用いて形成することを特徴としている。この発明によれば、極めて容易に基板の表面特性を制御することが可能になり、エッチング工程を行うことなく所望平面形状の電極を形成することができる。
ここで、上記第１領域及び第２領域は、具体的には以下の第１〜第３の方法で形成される。
第１に、前記電極材料に対する親和性が前記基板よりも高い材料からなる表面修飾膜を用いて前記第１領域を形成することにより、前記第１領域及び前記第２領域を形成する。
第２に、前記電極材料に対する親和性が前記基板よりも低い材料からなる表面修飾膜を用いて前記第２領域を形成することにより、前記第１領域及び前記第２領域を形成する。
第３に、前記電極材料に対する親和性の異なる２種類の表面修飾膜を用い、前記２種類の表面修飾膜のうち、相対的に高い親和性を有する表面修飾膜により前記第１領域を形成し、相対的に低い親和性を有する表面修飾膜により前記第２領域を形成する。
また、本発明の電極の形成方法は、前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を、前記基板上に所定形状のマスク層を形成した後、前記基板上に前記表面修飾膜を成膜し、その後前記マスク層を除去することにより形成することを特徴としている。
この発明によれば、一般的な半導体製造装置を用いて簡便かつ高精度に上記第１領域及び第２領域を形成することができる。即ち、基板上にレジストを形成し、露光処理及び現像処理を行うことで、上記マスク層を容易に形成できる。また、基板上に選択配置されるマスク層は、インクジェットノズル等から液体材料を滴下する液滴吐出方式により形成することもできる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記基板上に前記表面修飾膜を成膜し、当該表面修飾膜における所望部分を除去することにより前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を形成することを特徴としている。
この発明によれば、レジストパターン等からなるマスク層を形成することなく、即ちフォトリソグラフィ法等を用いることなく、所望形状の表面修飾膜からなる第１領域又は第２領域を形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記基板上に前記表面修飾膜を成膜し、当該表面修飾膜における所望部分の表面特性を選択的に改質することにより前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を形成することを特徴としている。
この発明によれば、表面修飾膜の表面特性が改質された領域と改質されない領域との、電極材料に対する親和性の差異を利用して電極材料の選択配置を行うことができる。また、表面修飾膜の表面特性を簡易かつ高精度に制御できるため、電極材料に対する親和性をより高度に制御でき、その結果として電極の平面形状を高い精度をもって所望の形状にすることができる。
また、本発明の電極の形成方法は、電子線、イオンビーム、及び光の少なくとも１つを前記表面修飾膜に照射することにより前記表面修飾膜の除去又は表面特性の改質を行うことを特徴としている。
電子線、イオンビーム、及び光は極めて微小なスポットに集束することができ、そのスポット位置は簡易に且つ高精度に制御することができるため、電極の平面形状を簡易に且つ高精度に制御することができる。従って、本発明によれば極めて微細な電極を簡易に形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記光の波長が、２５０ｎｍ以下であることが好ましい。かかる波長範囲の光を用いれば表面修飾膜をその種類によらず除去することができるため、表面修飾膜の形成領域と非形成領域とを正確に区画でき、もって電極を正確に形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、所定の転写形状を有する転写型を用い、前記転写型の転写面に前記表面修飾膜を成膜した後、当該表面修飾膜を前記基板上の所定領域に転写することにより前記第１領域及び前記第２領域の少なくとも一方の領域を形成することを特徴としている。
この発明によれば、転写型の転写面に形成した表面修飾膜を基板表面に転写するため、例えば１つの転写型を繰り返し使用して同一パターンの表面修飾膜を基板上に複数形成することができ、表面修飾膜を簡便、且つ効率よく形成することができる。
ここで、前記表面修飾膜の前記基板への転写を、マイクロコンタクトプリンティングにより行うことが好ましい。
この発明によれば、凸版印刷の一種であるマイクロコンタクトプリンティング（μＣＰ）により所望パターンの表面修飾膜を基板上に形成することができる。
また、本発明の電極の形成方法は、前記表面修飾膜として、自己組織化単分子膜を用いることを特徴としている。
この本発明によれば、自己組織化単分子膜を用いて第１領域又は第２領域を形成しているため、第１領域及び第２領域の形状を極めて高精度に制御することができ、また、かかる領域の親和性の程度を極めて高精度に制御することができる。ここで、自己組織化単分子膜（ＳＡＭｓ：Self-Assembled Monolayers）は、固体表面へ分子を固定する方法であって高配向・高密度な分子層が形成可能な方法である自己組織化（ＳＡ：Self-Assembly）法によって作製される膜である。自己組織化法は、オングストロームオーダで分子の環境及び幾何学的配置を操作できる。
また、自己組織化単分子膜は、作製が簡便であるとともに、分子と基板との間に存在する化学結合のために膜の熱的安定性が高く、オングストロームオーダの分子素子を作製する上での重要技術である。また、自己組織化単分子膜は、基本的に自己集合プロセスであり、自発的に微細なパターンを形成することができる。従って、自己組織化単分子膜を用いれば、既存のリソグラフィー法では形成することができない緻密で超微細なパターンの形成が可能になる。
ここで、本発明の電極の形成方法は、前記自己組織化単分子膜として、有機珪素化合物及びチオール化合物の少なくとも一方を含むものを用いることが好ましい。
この本発明によれば、有機珪素化合物（シランカップリング剤）又はチオール化合物を使用して、第１領域又は第２領域を形成する自己組織化単分子膜を作ることができる。チオール化合物とは、メルカプト基（−ＳＨ）を持つ有機化合物（Ｒ１−ＳＨ）の総称である。シランカップリング剤とは、Ｒ２ｎＳｉＸ４−ｎで表される化合物である。特に、Ｒ１又はＲ２がＣｎＦ２ｎ＋１ＣｍＨ２ｍであるようなフッ素原子を有する化合物は、他材料との親和性が低いので上記第２領域を形成する自己組織化単分子膜の材料として好適である。また、メルカプト基又は−ＣＯＯＨを有する化合物は、他材料との親和性が高く、上記第１領域を形成する自己組織化単分子膜の材料として好適である。
本発明の圧電体デバイスは、上記の何れかに記載の電極の形成方法により形成された電極を備えたことを特徴としている。この発明によれば、高品質な電極を備えているため、高性能及び高信頼性を有する圧電体デバイスが提供される。
本発明の強誘電体デバイスは、上記の何れかに記載の電極の形成方法により形成された電極を備えたことを特徴としている。この発明によれば、高品質な電極を備えているため、高性能及び高信頼性を有する強誘電体デバイスが提供される。
本発明の電子機器は、上記の何れかに記載の電極の形成方法により形成された電極、上記の圧電体デバイス、及び上記の強誘電体デバイスの少なくとも１つを備えたことを特徴としている。この発明によれば、高品質な電極、上記の圧電体デバイス、及び上記の強誘電体デバイスを備えているため、高性能及び高信頼性を有する電子機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による電極の形成方法、並びに圧電体デバイス、強誘電体デバイス、及び電子機器について詳細に説明する。
【０００９】
〔電極の形成方法〕
本発明に係る電極の形成方法を概説すると以下の通りである。まず、所定平面形状を有する電極を形成するために、基板の表面に電極材料に対する濡れ性等が異なる複数の領域を形成する工程を行う。具体的には、電極材料に対する親和性を有する第１領域と、この第１領域よりも電極材料に対する親和性が低い第２領域とを形成する。続いて、第１領域と第２領域との親和性の差に起因して生ずる各領域間での電極材料の堆積速度の差及び基板との間の密着性の差を利用するとともに、イオンビームアシスト法を用いて電極材料を選択的に成長させて、所定平面形状の電極を形成する工程を行う。以下、本発明の電極の形成方法の実施形態について説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。本実施形態では、まず、図１（ａ）に示す通り、基板１０の表面に部分的に表面修飾膜としての自己組織化単分子膜１２ａを形成する。ここで、基板１０は、例えば直径１００ｍｍ、厚さ２００μｍの（１１０）配向シリコン単結晶基板である。基板１０上に自己組織化単分子膜１２ａを形成することで、電極材料に対する親和性において、基板１０の表面より低い親和性を有する低親和性領域（第２領域）Ａ２が形成され、この自己組織化単分子膜１２ａの形成領域以外の基板１０の表面が、電極材料に対して相対的に高い親和性を有する高親和性領域（第１領域）Ａ１となる。
【００１１】
自己組織化単分子膜は、例えば以下の通りの方法で形成する。まず、基板１０の表面を洗浄する。次に、チオール類の数μ〜数十μｍｏｌ／ｌエタノール溶液に、所定時間侵漬し、自己組織化単分子膜を作成する。その後、エタノール、純水の順に基板１０表面を洗浄する。必要であれば、基板１０の表面を窒素雰囲気化で乾燥させる。以上で基板１０の全面に自己組織化単分子膜が形成される。次に、基板１０の表面における低親和性領域Ａ２となる部分全体上に、基板１０より電極材料に対する親和性の低い自己組織化単分子膜１２ａをパターン形成することで、所望パターンの低親和性領域Ａ２を形成する。この自己組織化単分子膜１２ａは、後続の工程で基板１０上に供給される電極材料の基板への付着を防止し得るものである。
【００１２】
自己組織化単分子膜１２ａは、基板表面の構成元素と反応可能な結合性官能基と、それ以外の直鎖分子とからなり、この直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を形成した膜である。この膜は、単分子を配向させていることから膜厚を極めて薄くすることができ、しかも分子レベルで均一な膜となる。このような構造により、膜表面には同じ分子が配列されることとなり、基板１０の表面に均一かつ優れた選択性を付与することが可能になる。
【００１３】
このような特性を備えた自己組織化単分子膜１２ａは、例えばシランカップリング剤（有機珪素化合物）やチオール化合物を用いて形成することができる。チオール化合物とは、メルカプト基（−ＳＨ）を持つ有機化合物（Ｒ１−ＳＨ）の総称をいう。シランカップリング剤とは、Ｒ２ｎＳｉＸ４−ｎで表される化合物である。特に、Ｒ１又はＲ２がＣｎＦ２ｎ＋１ＣｍＨ２ｍであるようなフッ素原子を有する化合物は、他材料との親和性が小さく、低親和性領域を形成する材料として好適である。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示す通り、基板１０の表面における自己組織化単分子膜１２ａからなる低親和性領域Ａ２以外の部分（即ち、高親和性領域Ａ１）に電極材料を配置するとともにイオンビームアシスト法を用いて電極１４を形成する工程が行われる。本実施形態では、電極１４の構成物質を含む材料の溶液をミストにして基板１０上に供給することにより、高親和性領域Ａ１上に選択的に電極材料（溶液）を付着させて電極１４を形成している。溶液をミストで供給するには、例えば、液体を噴射して壁に衝突させ、飛散したミストをキャリアガスで搬送するインジェクション法や、超音波により飛散させたミストを搬送する方法が適用できる。
【００１５】
溶液をミストにして基板１０上に供給すると、基板１０上に塗布された溶液（電極材料）は、自己組織化単分子膜１２ａ上からは弾き出される作用（力）を受けて低親和性領域Ａ２以外の部分に集められる、又は低親和性領域Ａ２以外の部分から外に出ることを抑制される作用（力）を受ける。従って、基板１０の全面に亘って溶液（電極材料）を供給しても、また、低親和性領域Ａ２以外の部分に溶液（電極材料）を供給しても、その溶液（電極材料）は低親和性領域Ａ２以外の部分全体（高親和性領域Ａ１）上に正確に充填されることとなる。ここで、溶液（電極材料）をサブミクロンオーダーの液滴であるミストとして供給しているため、第１領域に形成する電極１４が微細なものであっても、極めて高精度、且つ容易に形成される。
【００１６】
また、本実施形態においては、図１（ｃ）に示す通り、溶液をミストにして基板１０上に供給して電極１４を形成している最中は、イオンビームＩＢを常時基板１０上に照射し続けている。イオンビームアシスト法を用いて電極１４を形成することで、電極１４の配向性を制御することができるため配向方向が揃ったものが得られるとともに、プロセス温度を低下させることができる。尚、以上の説明では、電極１４の構成物質を含む材料の溶液をミストにして基板１０上に供給する場合を例に挙げて説明したが、ＣＶＤ法等を用いて電極１４を構成する材料の気体やプラズマを基板１０上に供給し、堆積させる場合にもイオンビームアシスト法を用いることができる。また、従来のように、エッチングを行わずに電極を形成しているため、高品質な電極を容易且つ安価に形成することができる。
【００１７】
尚、以上説明した実施形態においては、溶液（電極材料）をミストにて基板１０上に供給する場合を説明したが、溶液（電極材料）を基板１０上に供給する方法としては、スピンコート法やディップ法等の液体を直接基板１０上に塗布する方法、又はインクジェットノズル等から液体を吐出して直接基板１０上に供給する液滴吐出方法を用いることもできる。また、基板１０上への電極材料の供給には、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の気相法を用いることもできる。尚、気相法を用いる場合、電極１４を構成する材料の気体やプラズマを基板１０上に供給し、堆積させることにより高親和性領域Ａ１に選択的に電極１４を形成する。
【００１８】
また、電極１４の具体的組成としては、特に限定されるものではないが、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、又は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）若しくはルテニウム酸ストロンチウム（ＳＲＯ）その他の金属酸化物を用いることができる。また、これらの内の複数を用いて層状に下部電極１４を形成しても良い。例えば、２０ｎｍ厚のＴｉ／２０ｎｍ厚のＩｒ／１４０ｎｍ厚のＰｔという層構造で電極１４を形成する。
【００１９】
また、電極１４の組成は、
また、下部電極１３の組成は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むものでもよい。この場合、好ましくはペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするものである。ペロブスカイト構造を有する金属酸化物としては、例えば、ＣａＲｕＯ３、ＳｒＲｕＯ３、ＢａＲｕＯ３、ＳｒＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、ＬａＮｉＯｘ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）又は、これらを含む固溶体等が挙げられるが、特に、イオンビームアシスト法による面内配向膜の形成に適しかつ良好な特性を有するものとして、ＳｒＲｕＯ３、ＬａＮｉＯｘ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、又は、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらのペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、導電性や化学的安定性に優れている。
【００２０】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。図２（ａ）に示す通り、本実施形態においても第１実施形態と同様の方法で基板１０上の所定領域に自己組織化単分子膜１２ａを形成することで、高親和性領域（第１領域）Ａ１及び低親和性領域（第２領域）Ａ２を形成する。
【００２１】
次に、第１実施形態と同様に、電極の構成物質を含む材料の溶液をミストにして基板１０上に供給すると同時に、基板１０上にイオンビームＩＢを照射してイオンビームアシスト法により電極の形成を開始する。本実施形態では図２（ｂ）に示す通りイオンビームアシスト法により第１層１４ａを形成し、次いで図２（ｃ）に示す通りイオンビームＩＢの照射を止めてミストの供給を継続して第２層１４ｂを形成する。
【００２２】
このように本実施形態では、第１層１４ａ及び第２層１４ｂからなる電極を形成しているが、イオンビームＩＢの照射を止めて形成した第２層１４ｂは、面内配向された第１層１４ａの影響を受けて結晶成長するため、配向性が良好になる。よって、イオンビームの発生のために消費されるエネルギーを抑えつつ低コストで配向性が良好な電極を形成することができる。また、イオンビームアシストを止めて堆積する際には堆積中の薄膜がイオンビームによりエッチングされることがないので、本実施形態では電極の形成に要する時間を短縮することができるという利点がある。
【００２３】
尚、ＣＶＤ法等を用いて電極を構成する材料の気体やプラズマを基板１０上に供給し、堆積させる場合にも本実施形態を適用することができる。また、以上の説明では、第１層１４ａ上に第２層１４ｂを形成する場合を例に挙げて説明したが、イオンビームアシストの実行及び停止を複数回繰り返すことにより、上記第１層及び第２層の上に、更にイオンビームアシスト法により面内配向に形成された層を含んでも良い。また、その上に更にイオンビームアシストを止めて堆積した層を含んでも良い。また、その上に更に上記と同様の層の繰り返しを含んでも良い。
【００２４】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。尚、この形成方法は、金属酸化物からなる電極を形成するときに用いられる。まず、図３（ａ）に示す通り、本実施形態においても第１実施形態と同様の方法で、基板１０上の所定領域に自己組織化単分子膜１２ａを形成することで、高親和性領域（第１領域）Ａ１及び低親和性領域（第２領域）Ａ２を形成する。
【００２５】
次に、電極の構成物質を含む材料の溶液をミストにして基板１０上に供給し、図３（ｂ）に示す通り、電極の前駆体１６を形成する。次いで、一定温度で一定時間乾燥させ、基板１０上に供給した溶液の溶媒を蒸発させる。乾燥後、更に大気雰囲気下において所定の高温で一定時間脱脂し、金属に配位している有機の配位子を熱分解させ、金属酸化物とする。これら溶液の供給、乾燥、脱脂の各工程を所定回数、例えば２回繰り返して２層からなる前駆体１６を積層する。これらの乾燥と脱脂処理により、溶液中の金属アルコキシドと酢酸塩とは配位子の熱分解を経て金属、酸素、金属のネットワークを形成する。
【００２６】
脱脂の後、図３（ｃ）に示す通り、前駆体１６に所定角度からイオンビームＩＢを照射して電極１８を形成する。イオンビームＩＢの照射によって前駆体１６中の原子を所定の配列にすることができ、配向性が良好な電極１８が得られる。尚、イオンビームＩＢの照射により原子の配列を制御することができる原理は必ずしも明らかではないが、イオンビームを所定の角度から照射することにより、ある金属原子は前駆体１６から弾き飛ばされ、ある金属原子は他の金属原子の陰に押しやられることにより、金属原子が所定の配列になるものと推測される。
【００２７】
尚、イオンビームを照射する際には、基板１０上に前駆体１６が形成された基板１０を基板ホルダーに装填して真空装置内に設置する。この真空装置には、例えば、Ｋａｕｆｆｍａｎイオン源等が備えられており、真空装置内の所定の位置にイオンビームを照射できるようになっている。尚、イオンビームとしては、特に限定されないが、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン等の不活性ガスの内の少なくとも一種のイオン、又は、これらのイオンと酸素イオンとの混合イオン等が挙げられる。
【００２８】
また、イオンビームＩＢの前駆体１６の表面の法線方向に対する照射角度は、特に限定されないが、３５〜６５°程度とするのが好ましい。特に、照射角度を４２〜４７°或いは５２〜５７°程度とするのがより好ましい。このような照射角度に設定して、イオンビームを前駆体膜の表面に照射することにより、所定の配向を有し、且つ、面内配向性の良好な電極１８を形成することができる。
【００２９】
［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。上述した第２〜第３実施形態は基板１０上の電極の形成方法が第１実施形態と相違していたが、本実施形態では自己組織化単分子膜の形成方法が第１実施形態と相違する。本実施形態では、図４（ａ）に示す通り基板１０上に、表面修飾膜としての親液性の自己組織化単分子膜１２ｂからなる高親和性領域Ａ１を形成する。この高親和性領域Ａ１は、基板１０上における電極１４の形成領域と同一領域にすることが好ましい。自己組織化単分子膜１２ｂの形成方法については、第１実施形態で説明した方法を適用することができる。
【００３０】
電極材料に対して高い親和性を有する自己組織化単分子膜１２ｂは、シランカップリング剤（有機珪素化合物）又はチオール化合物を用いて形成することができる。チオール化合物はメルカプト基（−ＳＨ）を持つ有機化合物（Ｒ１−ＳＨ）である。そして、メルカプト基又は−ＣＯＯＨを有する化合物は、他材料との親和性が高く、高親和性領域Ａ１を形成する自己組織化単分子膜１２ｂの材料として好適である。
【００３１】
次いで、図４（ｂ）に示す通り、基板１０の表面における自己組織化単分子膜１２ｂからなる高親和性領域Ａ１に電極１４を形成する。この電極１４の形成方法については、前述した第１〜第３実施形態で説明した形成方法と同様の形成方法を用いることができる。基板１０上に電極材料を供給すると、電極材料は自己組織化単分子膜１２ｂに引きつけられ、自己組織化単分子膜１２ｂ以外の部分からは弾き出される作用を受ける。従って、基板１０の全面に亘って電極材料を供給しても、また、高親和性領域Ａ１に電極材料を塗布しても、その電極材料は高親和性領域Ａ１全体に正確に充填されることとなる。
【００３２】
そして、基板１０上に溶液（電極材料の溶液）を付着させた後で、第１〜第３実施形態で説明した処理（例えば、イオンビームアシスト）を基板１０上に付着した電極材料に施すことで、基板１０上に選択的に電極１４を形成することができる。このように、本実施形態においても、エッチング工程を行うことなく基板１０上に所定平面形状の電極１４を極めて簡便に形成することができる。
【００３３】
［第５実施形態］
図５は、本発明の第５実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。本実施形態も第４実施形態と同様に、自己組織化単分子膜の形成方法が第１実施形態と相違する。本実施形態では、図５（ａ）に示す通り、基板１０上に電極材料に対して親和性の低い自己組織化単分子膜１２ａからなる低親和性領域Ａ２と、この自己組織化単分子膜１２ａより電極材料に対する親和性が高い自己組織化単分子膜１２ｂからなる高親和性領域Ａ１とを形成する。ここで、例えば、高親和性領域Ａ１は基板１０上における電極１４の形成領域と同一の領域とし、低親和性領域Ａ２は電極１４の形成領域を囲む領域とする。
【００３４】
また、基板１０上における低親和性領域Ａ２の形成は、高親和性領域Ａ１の形成より前に行うことが好ましい。例えば、先に高親和性領域Ａ１（即ち自己組織化単分子膜１２ｂ）を形成し、その後に低親和性領域Ａ１（自己組織化単分子膜１２ａ）を形成する場合、低親和性領域Ａ２を形成するときに高親和性領域Ａ１に、低親和性領域Ａ２の構成材料等が侵入し易くなり、精密な領域パターンが形成しにくくなる。一方、先に低親和性領域Ａ２を形成した場合は、低親和性領域Ａ２には高親和性領域Ａ１の構成材料等も侵入しにくいので、より簡便にかつ高精度に所望パターンの低親和性領域Ａ２及び高親和性領域Ａ１を形成することができる。
【００３５】
次いで、図５（ｂ）に示す通り、基板１０の表面における自己組織化単分子膜１２ｂからなる高親和性領域Ａ１に電極１４を形成する。この電極１４の形成方法については、先の第１〜第３実施形態で説明した形成方法と同様の形成方法を用いることができる。基板１０の表面に電極材料を供給すると、電極材料は自己組織化単分子膜１２ｂには引きつけられ、自己組織化単分子膜１２ａからは弾き出される作用を受ける。従って、基板１０の全面に亘って電極材料を供給しても、また、高親和性領域Ａ１に電極材料を塗布しても、その電極材料は高親和性領域Ａ１全体に正確に充填されることとなる。
【００３６】
そして、基板１０上に溶液（電極材料の溶液）を付着させた後で、第１〜第３実施形態で説明した処理（例えば、イオンビームアシスト）を基板１０上に付着した電極材料に施すことで、基板１０上に選択的に電極１４を形成することができる。このように、本実施形態においても、エッチング工程を行うことなく基板１０上に所定平面形状の電極１４を極めて簡便に形成することができる。
【００３７】
以上の第１〜第５実施形態では、高親和性領域Ａ１及び低親和性領域Ａ２を基板１０上に形成するに際して、所定の表面特性を与える自己組織化単分子膜１２ａ，１２ｂを用いた場合について説明したが、基板１０上に選択的に電極材料を配置し得る手段であれば、他の方法によって第１領域Ａ１及び第２領域を形成してもよい。例えば、酸素プラズマ処理により、基板１０の表面と電極材料との親和性を高める処理を行った後、基板１０上の所定領域にフッ素系化合物を選択的に形成すれば、このフッ素系化合物の形成領域を低親和性領域Ａ２とすることができ、残る領域を高親和性領域Ａ１とすることができる。或いは、プラズマ処理により基板１０上にフッ素系化合物を形成することで基板１０と電極材料との親和性を小さくした後、かかるフッ素系化合物に対して部分的に紫外線を照射することで、基板１０上の所望の領域に高親和性領域Ａ１を形成し、残る領域を低親和性領域Ａ２とすることもできる。
【００３８】
〈表面修飾膜の形成方法〉
次に、以上説明した本発明の第１〜第５実施形態において基板１０上に表面修飾膜として設けられる自己組織化単分子膜の具体的な形成方法について説明する。
【００３９】
《第１形成方法》
図６は、本発明の第１〜第５実施形態で用いられる自己組織化単分子膜の第１形成方法を示す模式断面図である。まず、図６（ａ）に示す通り、基板１０の上面にマスク材となるレジスト２０のパターンを形成する。このレジスト２０のパターンは、露光装置等でレジストをパターンニングするリソグラフィ方式、又はインクジェットノズル等から液状材料を基板１０上の所望部位に吐出する液滴吐出方式等によって形成することができる。また、レジスト２０のパターンは、図１に示す自己組織化単分子膜１２ａ（第２領域）又は、図４に示す自己組織化単分子膜１２ｂ（第１領域）に相当するパターン、即ち電極１４の形成領域又はそれ以外の領域に相当するパターンとする。
【００４０】
その後、図６（ｂ）に示す通り、レジスト２０が形成された基板１０の表面全体に、自己組織化単分子膜１２を成膜する。この自己組織化単分子膜１２を形成するに際して、電極材料に対する親和性が基板１０より低い材料を用いることで自己組織化単分子膜１２ａを形成することができ、電極材料に対する親和性が基板１０より高い材料を用いることで、自己組織化単分子膜１２ｂを形成することができる。
【００４１】
自己組織化単分子膜１２は、ＣＶＤ法等の気相成長法によって形成しても良いし、スピンコート法又はディップ法等の液相を用いた方法によって形成することもできる。液相を用いる場合には、液体又は溶媒に溶解させた物質を使用する。例えば、液相を用いてチオール化合物からなる自己組織化単分子膜１２を形成するには、前述したチオール化合物を、ジクロロメタン、トリクロロメタン等の有機溶剤に溶かして０．１〜１０ｍＭ程度の溶液としたものを用いることができる。その後、図６（ｃ）に示す通り、基板１０上からレジスト２０を剥離する。このレジスト２０の剥離により、レジスト２０上に成膜されていた自己組織化単分子膜１２も基板１０上から剥離される。これにより、基板１０の表面において所望パターンの第１領域又は第２領域となる自己組織化単分子膜１２（１２ａ，１２ｂ）を形成することができる。
【００４２】
《第２形成方法》
図７は、本発明の第１〜第５実施形態で用いられる自己組織化単分子膜の第２形成方法を示す模式断面図である。まず、図７（ａ）に示す通り、基板１０の全面に亘って自己組織化単分子膜１２を成膜する。尚、基板１０の表面における一部領域にのみ自己組織化単分子膜１２を成膜するものとしてもよい。ここで、電極材料に対する親和性が基板１０より低い材料を用いることで自己組織化単分子膜１２ａ（第２領域）を形成することができ、電極材料に対する親和性が基板１０より高い材料を用いることで、自己組織化単分子膜１２ｂ（第１領域）を形成することができる。
【００４３】
その後、図７（ｂ）に示す通り、光Ｌを用いて不要な部分の自己組織化単分子膜１２を直接的に除去する。ここで、不要な部分とは、例えば自己組織化単分子膜１２が、電極材料に対して、基板１０より低い親和性を有するときは電極形成領域の部分であり、基板１０より高い親和性を有するときは電極形成領域以外の部分である。これにより、基板１０の表面において所望パターンの第１領域又は第２領域となる自己組織化単分子膜１２を形成することができる。
【００４４】
ここで、光Ｌを用いて自己組織化単分子膜１２を部分的に除去する場合、その光の波長は２５０ｎｍ以下であることが好ましい。波長２５０ｎｍ以下の光は、高エネルギーを有するため、自己組織化単分子膜１２の種類にかかわらず、その自己組織化単分子膜１２を除去することができるからである。尚、不要な部分の自己組織化単分子膜１２を除去する場合には、光Ｌに代えて電子線又はイオンビームを用いることもできる。また、光Ｌ又は電子線若しくはイオンビームによって自己組織化単分子膜１２を除去する代わりに、光Ｌ又は電子線若しくはイオンビームによって自己組織化単分子膜１２の表面特性を改質することとしてもよい。これにより、自己組織化単分子膜１２の電極材料に対する親和性を簡易に且つ高精度に制御することができる。
【００４５】
《第３形成方法》
図８は、本発明の第１〜第５実施形態で用いられる自己組織化単分子膜の第３形成方法を示す模式断面図である。まず、図８（ａ）に示す通り、所望のスタンプ（転写型）３０を作成する。このスタンプ３０は、シリコーンゴム又はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等で形成することができる。このスタンプ３０における凸部の形状は、上記高親和性領域Ａ１又は低親和性領域Ａ２の形状と同一とする。スタンプ３０における凸部は、基材をエッチングして形成してもよい。或いは、基材をエッチングして凸部の反転形状を有する原盤を形成し、この原盤の形状をシリコーンゴム又は樹脂等に転写することで凸部を形成してもよい。また、例えばスタンプ３０として、マイクロコンタクトプリンティング（μＣＰ）用のスタンプを使用してもよい。その場合、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等でスタンプ３０を形成してもよい。
【００４６】
その後、図８（ｂ）に示す通り、スタンプ３０上に自己組織化単分子膜１２を成膜する。ここで、自己組織化単分子膜１２は、形成する高親和性領域Ａ１、低親和性領域Ａ２の別に応じて異なる材料を選択する。例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等で形成されたスタンプ３０を、自己組織化単分子膜を構成する物質を溶媒に溶かしてなる溶液に一旦漬け、その後スタンプ３０に付着した溶液を乾燥させることなどで、自己組織化単分子膜１２をスタンプ３０上に成膜する。
【００４７】
その後、図８（ｃ）に示す通り、スタンプ３０を基板１０上の所望部位に押し付けて、マイクロコンタクトプリンティング（μＣＰ）を行い、基板１０上に自己組織化単分子膜１２を転写する。マイクロコンタクトプリンティングは、凸版印刷の一種である。そして、図８（ｄ）に示す通り、スタンプ３０を基板１０から離間させることで基板１０上の所望部位に自己組織化単分子膜１２からなる領域（高親和性領域Ａ１又は低親和性領域Ａ２）が形成される。その後、スタンプ３０は再利用することができ、上記図８（ａ）から図８（ｄ）に示す工程を１つのスタンプ３０で繰り返し行うことができる。
【００４８】
この自己組織化単分子膜の形成方法では、スタンプ３０の表面と自己組織化単分子膜１２との密着性が、基板１０における低親和性領域Ａ２又は高親和性領域Ａ１が形成される部分と自己組織化単分子膜１２との密着性よりも弱くなるように、スタンプ３０、自己組織化単分子膜１２、及び基板１０それぞれの材料を選定することが好ましい。これにより、上記転写を良好に実行することが可能となる。また、この自己組織化単分子膜の形成方法では、スタンプ３０の表面と自己組織化単分子膜１２との密着性が、基板１０における低親和性領域Ａ２又は高親和性領域Ａ１が形成される部分と自己組織化単分子膜１２との密着性よりも弱くなるように、スタンプ３０、自己組織化単分子膜１２、又は、基板１０の温度制御をすることが好ましい。これにより、上記転写処理を良好に制御することが可能となる。
【００４９】
また、この自己組織化単分子膜の形成方法では、図８（ｃ）に示す通り、スタンプ３０を基板１０の表面に押し付けて自己組織化単分子膜１２を基板１０に接着させた後に、アブレーションさせて自己組織化単分子膜１２をスタンプ３０から剥離することが好ましい。具体的には、例えば、スタンプ３０を透明な部材で構成する。そして、スタンプ３０の裏面からの紫外線域のレーザ（例えばエキシマレーザ）のビームを照射することで、スタンプ３０とその上の自己組織化単分子膜１２との間にレーザ・アブレーションを発生させる。ここにいうレーザ・アブレーションとは、紫外線の範囲のビームを照射して、固体と膜との界面で、ビームの光吸収エネルギーによりガスなどを発生させ、その固体と膜とを分離する技術である。これにより、スタンプ３０から自己組織化単分子膜１２を良好に剥離することができる。
【００５０】
〔圧電体デバイス〕
以上説明した第１〜第５実施形態による電極の形成方法の何れかを用いて基板１０上に形成した電極１４を下部電極とし、この電極１４上に圧電体層及び上部電極を順次形成すれば圧電体デバイスを製造することができる。このとき、第１〜第３実施形態及び第５実施形態においては、基板１０上に形成された自己組織化単分子膜１２ａを利用して、電極１４上のみに圧電体層及び上部電極を形成することができる。
【００５１】
つまり、自己組織化単分子膜１２ａとして、電極１４の材料、圧電体層の材料、及び上部電極の材料各々に対して低い親和性を有するものを用いることにより、基板１０上に電極１４を形成する場合と同様に、高親和性領域（第１領域）Ａ１のみに圧電体層及び上部電極を形成することができる。尚、下部電極、圧電体層、及び上部電極の全てに対して低い親和性を有する適当な自己組織化単分子膜１２ａがない場合には、圧電体層及び上部電極を形成する度に、異なる種類の自己組織化単分子膜１２ａを作り直せば良い。
【００５２】
一方、電極１４が形成された基板１０上の全面に亘って電極層又は圧電体層を形成する場合には、まず光又は電子線若しくはイオンビームを用いて基板１０上に形成されている自己組織化単分子膜１２ａを除去する。次に、ＣＶＤ法等を用いて基板１０及び電極１４上に圧電体層又は必要であれば絶縁膜を形成する。このように、基板１０上に形成された自己組織化単分子膜１２ａを積極的に利用し、又は除去することで所望の圧電体デバイスを製造することができる。
【００５３】
尚、上記の圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３）、ジルコニウム酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＺｒＯ３：ＰＬＺＴ）、マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＭＮ−ＰＴ）、マグネシウムニオブ酸ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３：ＰＭＮ−ＰＺＴ）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＺＮ−ＰＴ）、スカンジウムニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｓｃ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＳＮ−ＰＴ）、ニッケルニオブ酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｎｉ，Ｎｂ）ＴｉＯ３：ＰＮＮ−ＰＴ）、（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ＴｉＯ３（０≦ｘ≦０．３）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３のうちの何れかであることが好ましい。例えば、マグネシウムニオブ酸ジルコニウム酸チタン酸鉛であれば、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）０．１Ｚｒ０．５０４Ｔｉ０．３９６Ｏ３という組成が好適である。更に、上部電極は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いて形成することができる。
【００５４】
〔強誘電体デバイス〕
次に、本発明の一実施形態による強誘電体デバイスについて説明する。強誘電体デバイスは、強誘電体層と、この強誘電体層を挟んで配置される上部電極及び下部電極とを備えた構造であり、上述した圧電体デバイスと類似の構造である。従って、本実施形態の強誘電体デバイスは、以上説明した第１〜第５実施形態による電極の形成方法の何れかを用いて基板１０上に形成した電極１４を下部電極とし、この電極１４上に強誘電体層及び上部電極を順次形成すれば製造することができる。また、圧電体デバイスと同様に、自己組織化単分子膜１２ａを利用して電極１４上のみに強誘電体層及び上部電極を形成することもでき、又は自己組織化単分子膜１２ａを除去することで基板１０及び電極１４上の全面に亘って強誘電体層又は必要であれば絶縁膜を形成することもできる。
【００５５】
尚、強誘電体層の材料としては、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、又はマグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３）等を使用することができる。或いは、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｔａを構成元素として有するＳＢＴを使用することもできる。
【００５６】
〔電子機器〕
次に、本発明の一実施形態による電子機器について説明する。図９は、本発明の一実施形態による電子機器としての液滴吐出ヘッドの分解斜視図であり、図１０は、液滴吐出ヘッドの主要部の一部を示す透視図である。図９に示す液滴吐出ヘッド１００は、ノズル板１１０、圧力室基板１２０、振動板１３０、及び筐体１４０を備えて構成されている。
【００５７】
図９に示す通り、圧力室基板１２０は、キャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３、及び供給口１２４を備えている。キャビティ１２１は、圧力室であってシリコン等の基板をエッチングすることにより形成されるものである。側壁１２２は、キャビティ１２１間を仕切るよう構成され、リザーバ１２３は、各キャビティ１２１にインク充填時にインクを供給可能な共通の流路として構成されている。供給口１２４は、各キャビティ１２１にインクを導入可能に構成されている。
【００５８】
図１０に示す通り、振動板１３０は、圧力室基板１２０の一方の面に貼り合わせ可能に構成されている。振動板１３０には前述した圧電体デバイスの一部である圧電体素子１５０が設けられている。圧電体素子１５０は、例えばペロブスカイト構造を持つ強誘電体の結晶であり、振動板１３０上に所定の形状で形成されて構成されている。ノズル板１１０は、圧力室基板１２０に複数設けられたキャビティ（圧力室）１２１の各々に対応する位置にそのノズル穴１１１が配置されるよう、圧力室基板１２０に貼り合わせられている。ノズル板１１０を貼り合わせた圧力室基板１２０は、さらに、図９に示す通り、筐体１４０に填められて液滴吐出ヘッド１００を構成している。
【００５９】
図１１は、液滴吐出ヘッドの主要部の一部を示す断面図である。図１１に示す通り、振動板１３０は、絶縁膜１３１及び下部電極１３２を積層して構成され、圧電体素子１５０は圧電体層１５１及び上部電極１５２を積層して構成されている。下部電極１３２、圧電体層１５１、及び上部電極１５２によって圧電体デバイスが構成されている。絶縁膜１３１は、圧電体層の体積変化により変形し、キャビティ１２１の内部の圧力を瞬間的に高めることが可能に構成されている。下部電極１３２は、圧電体層に電圧を印加するための上部電極１５２と対になる電極であり、例えばＳＲＯ（ルテニウム酸ストロンチウム）から構成され、前述した電極の形成方法を用いて形成される。
【００６０】
圧電体層１５１は、前述したＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等から形成されている。尚、圧電体層１５１をあまり厚くすると、層全体の厚みが厚くなり、高い駆動電圧が必要となり、あまり薄くすると、膜厚を均一にできず各圧電体素子の特性がばらついたり、製造工数が多くなり、妥当なコストで製造できなくなったりする。従って、圧電体層１５１の厚みは５００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度が好ましい。また、上部電極１５２は、圧電体層に電圧を印加するための一方の電極となり、導電性を有する材料、例えば膜厚０．１μｍの白金、金等で構成されている。
【００６１】
次に、本発明の他の実施形態による電子機器について説明する。図１２は、本発明の他の実施形態による電子機器としての表面弾性波センサの外観を示す斜視図である。図１２に示す通り、表面弾性波センサは基板２００を有している。基板２００の上面には、ＩＤＴ（インターデジタル型）電極２０１，２０２が形成されている。ＩＤＴ電極２０１，２０２は、例えばＡｌ（アルミニウム）又はＡｌ合金からなり、前述した電極の形成方法により形成されたものである。また、ＩＤＴ電極２０１，２０２を挟むように、基板２００の上面には吸音部２０３，２０４が形成されている。吸音部２０３，２０４は、基板２００の表面を伝播する表面弾性波を吸収するものである。基板２００上に形成されたＩＤＴ電極２０１には電源２０５が接続されており、ＩＤＴ電極２０２には信号線が接続されている。
【００６２】
上記構成において、電源２０５からのＩＤＴ電極２０１への入力により基板２００の上面にて表面弾性波が励起される。この表面弾性波は、約５０００ｍ／ｓ程度の速度で基板２００上面を伝播する。ＩＤＴ電極２０１から吸音部２０３側へ伝播した表面弾性波は吸音部２０３で吸収されるが、ＩＤＴ電極２０２側へ伝播した表面弾性波のうち、ＩＤＴ電極２０２のピッチ等に応じて定まる特定帯域の表面弾性波は電気信号に変換されて、信号線を介して端子２０６ａ，２０６ｂに取り出される。尚、上記の特定帯域以外の成分の表面弾性波は、大部分がＩＤＴ電極２０２を通過して吸音部２０４に吸収される。このような表面弾性波センサは、外部環境の変化に極めて敏感に反応する。すなわち、温度や外力、ガス吸着等により表面弾性波の伝搬速度が変化し、電気信号としてその変位を出力することが可能になっている。
【００６３】
図１３は、本発明の他の実施形態による電子機器としての強誘電体メモリの構成を示す断面図である。強誘電体メモリは、不揮発性半導体記憶装置の一種である。情報の記憶の最小単位は、メモリセルであり、例えば一つのトランジスタと一つのキャパシタ部分が組み合わされてメモリセルが構成されている。このような複数のメモリセルが並べられてメモリアレイが構成される。この場合、複数のメモリセルは規則正しく、複数行複数列で並べることができる。
【００６４】
図１３に示す強誘電体メモリは、半導体ウェハ等の基板３００上にメモリセルの一部をなすトランジスタ３０１が形成されている。このトランジスタ３０１は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、ドレイン３０２、ソース３０３、及びゲート電極３０４を含んで構成されている。ドレイン３０２に接続される電極３０５は不図示のビット線に接続され、ゲート電極３０４は不図示のワード線に接続されている。また。ソース３０３に接続される電極（プラグ）３０６は強誘電体メモリ素子のキャパシタ部分の第１電極３０７に接続されている。尚、ゲート電極３０４及び電極３０５，３０６は、前述した電極の形成方法により形成される。また、各メモリセルは、ＬＯＣＯＳ(Local Oxidation of Silicon）３１０で分離され、トランジスタ３０１上にはＳｉＯ２等からなる層間絶縁膜３１１が形成されている。
【００６５】
第１電極３０７上には強誘電体層３０８が形成されており、強誘電体層３０８上には第２電極３０９が形成されている。上記第１電極３０７、強誘電体層３０８、及び第２電極３０９によりキャパシタ部分が構成されている。第１電極３０７は、例えばＳＲＯ（ルテニウム酸ストロンチウム）から形成されており、強誘電体層３０８はＰＺＴ等から形成され、第２電極３０９は白金、金等で構成されている。尚、第１電極３０７は、前述した電極の形成方法により形成される。
【００６６】
尚、以上の説明では、本発明に係る形成方法を用いて形成された電極を有する圧電体デバイスを備える電子機器として液滴吐出ヘッド及び表面弾性波センサを例に挙げて説明したが、本発明の電子機器は液滴吐出ヘッドに限られる訳ではなく、圧電アクチュエータ、薄膜コンデンサ、周波数フィルタ、光学導波管、光学記憶装置、空間光変調器等の各種の電子機器が含まれる。
【００６７】
更に、本発明に係る形成方法を用いて形成された電極を有する圧電体デバイス又は強誘電体デバイスを備えた電子機器は、ノート型コンピュータ、携帯電話、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ＰＤＡ（Personal Data Assistace）、ワードプロセッサ、テレビ、ビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、インクジェットプリンタ、ゲーム機器及びその周辺装置、並びに、可搬性のあるメモリ等の種々の電子機器が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。
【図２】本発明の第２実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第３実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第４実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第５実施形態による電極の形成方法を示す工程図である。
【図６】本発明の第１〜第５実施形態で用いられる自己組織化単分子膜の第１形成方法を示す模式断面図である。
【図７】本発明の第１〜第５実施形態で用いられる自己組織化単分子膜の第２形成方法を示す模式断面図である。
【図８】本発明の第１〜第５実施形態で用いられる自己組織化単分子膜の第３形成方法を示す模式断面図である。
【図９】本発明の一実施形態による電子機器としての液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図１０】液滴吐出ヘッドの主要部の一部を示す透視図である。
【図１１】液滴吐出ヘッドの主要部の一部を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による電子機器としての表面弾性波センサの外観を示す斜視図である。
【図１３】本発明の他の実施形態による電子機器としての強誘電体メモリの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０……基板
１２……自己組織化単分子膜（表面修飾膜）
１２ａ……自己組織化単分子膜（表面修飾膜）
１２ｂ……自己組織化単分子膜（表面修飾膜）
１４……電極
１４ａ……第１層
１４ｂ……第２層
１６……前駆体
１８……電極
２０……レジスト（マスク層）
３０……スタンプ（転写型）
Ａ１……高親和性領域（第１領域）
Ａ２……低親和性領域（第２領域）
ＩＢ……イオンビーム
Ｌ……光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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